2020年2月2日
本文展示了一种定量分析幼年斑马鱼肝脏大小的方法,可用于评估基因和药物干预对肝脏生长与发育的影响。
该方法提供了一种量化幼年斑马鱼肝脏大小的途径,同时可用于评估基因和药物干预对肝脏生长与发育的影响。该技术能够快速、精确地对肝脏以及肠道和胰腺进行可视化观察和测量。
除了量化肝脏大小外,该解剖方法还有助于为原位杂交或共聚焦成像准备肝脏、肠道和胰腺。在对实验用幼鱼进行去皮操作前,务必先在非实验样本上充分练习,并达到较高的成功率。为了在不干扰周围器官的情况下去除皮肤,准确观察斑马鱼幼鱼和镊子的正确方位与移动至关重要。
在受精后3至7天,处死幼虫后,使用玻璃移液管和移液器泵将最多15只幼虫收集至2毫升离心管中。用1毫升预冷的1×PBS在冰上洗涤幼虫两次。尽可能用玻璃移液管和移液器泵吸除PBS,然后加入1毫升预冷的含4%多聚甲醛(PFA)的PBS溶液。
在4°C条件下,至少轻轻摇动孵育过夜。使用玻璃移液管和移液泵从管中吸出PFA,并用1毫升冷PBS清洗三次,每次清洗之间摇动5分钟。
用移液器将数条幼虫转移至9孔圆底玻璃培养皿的一个孔中,加入PBS。在显微镜下,用精细镊子夹住一条幼虫的背部,尽可能轻柔地夹住头部两侧,固定幼虫;然后用另一只手持极精细的镊子,夹住覆盖在心脏上方的皮肤,将其移除。
在培养皿底部,将鱼体左侧或右侧的皮肤斜向尾部方向拉下。另一侧重复此操作。持续抓住皮肤瓣并向下拉扯,直至肝脏表面或附近的全部皮肤及黑色素细胞均被去除。
若受精后5至6天的幼鱼仍存在卵黄,可用精细镊子夹住幼鱼背部,再用极细的镊子轻轻推动卵黄,将卵黄完整剥离。对于3至4天的幼鱼,用精细镊子夹住幼鱼背部,用极细的镊子从腹侧开始轻拂卵黄,将卵黄分块刮除。
使用玻璃移液管和移液泵将解剖后的幼虫放入含有新鲜冷PBS的2毫升离心管中。为固定幼虫,取几毫升3%甲基纤维素置于洁净的塑料培养皿盖上。用玻璃移液管和移液泵将幼虫加入甲基纤维素中,尽量减少随幼虫带入的PBS体积。
在体视显微镜下使用低倍镜,用精细镊子将鱼体摆放至右侧朝下、头部向左的位置。确认待拍摄的鱼体完全对齐,两眼上下重叠。若鱼尾弯曲,可用镊子用力夹断尾部,使其平直放置。
放大至高倍镜,聚焦于肝脏,确保肝脏轮廓清晰可见。按下“捕获图像”按钮拍摄照片并保存文件。对所有鱼重复此操作,确保每张图片的放大倍数相同。
使用相同的放大倍数拍摄千分尺的照片。为了使用程序 R 对所有肝脏图片进行盲化处理,以避免潜在的研究者偏倚并提高科学严谨性,需将文件随机重命名,并创建一个随机化文件,其中包含原始文件名与对应盲化文件名的列表。按顺序打开随机化后的文件,从第一个文件开始。
选择自由选择工具并勾勒出每一份肝脏轮廓。按 Ctrl+M 键测量每份肝脏的面积。对于因残留皮肤、卵黄、失焦或不完整而无法准确测量的肝脏,插入一个占位测量值。
将测量结果保存在文本文件中。为解除盲态并分析数据,在电子表格程序中打开测量文件和随机化文件。在测量文件中插入新列,并利用随机化文件添加盲化文件的原始文件名。
将此文件另存为未设盲测量文件。按原始文件名对数据进行排序。排除图像质量不达标的肝脏测量数据。
如有必要,将测量值转换为所需的平方毫米单位。在图像处理软件中打开比例尺。使用直线工具测量比例尺上的1毫米。
图像处理软件随后以与肝脏相同的单位进行测量,得到一个转换系数。使用该转换系数将“未盲法测量文件”中的测量值进行转换。计算均值和标准差,并计算 P 值。
受精后第六天,非转基因斑马鱼幼鱼的肝脏位于肠道上方,位置和形态均正常。与非转基因同胞相比,转基因斑马鱼的肝脏尺寸显著增大。以下展示了一些成像质量不佳及微米标尺使用不当的示例。
肝脏被皮肤覆盖的幼体、卵黄遮挡肝脏的幼体、部分肝脏被挤压分离的幼体、肝脏移位并脱落的幼体、缺失肝脏的幼体、肝轮廓难以辨认的幼体,以及位置不正确的幼体。在进行该操作时,重要的是使用微小且受控的动作,以防止对肝脏造成损伤。除了明场显微镜观察外,我们还可以将以此方式解剖的幼体用于共聚焦显微镜观察,以可视化荧光报告蛋白或免疫荧光染色,以及用于原位杂交。
甲醛或PFA具有刺激性,且疑似致癌。操作PFA时应佩戴手套,浓溶液应在化学通风橱中处理。
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该方法提供了一种量化幼年斑马鱼肝脏大小的手段,可用于评估基因和药物干预对肝脏生长和发育的影响。同时也有助于肝脏、肠道和胰腺的可视化与测量。
量化斑马鱼模型中幼体肝脏的大小,能够快速评估药物对癌基因相关表型的影响,从而支持肝细胞癌研究中的早期靶点验证。该方法通过将遗传或药理学干预与可测量的器官生长变化相关联,提供预测性依据,为项目组合的筛选决策提供信息。该策略通过在临床前疾病模型中提供定量、可重复的通路调控读数,支持机制层面的风险评估。
该方法适用于从靶点验证到先导化合物鉴定再到临床前评价的整个发现过程,为基因操作与表型结果之间提供了定量的关联桥梁。